AMD處理器上的DIFFUSED是什么意思? 一文講透參數(shù)編碼型號

作為資深數(shù)碼硬件愛好者朋友,不管是英特爾,還是AMD的處理器,很多朋友可能對其參數(shù)和性能都如數(shù)家珍、甚至倒背如流。最愜意的莫過于給處理器拆封的時刻,內(nèi)心都會有些興奮,往往會把處理器拿在手心里,認(rèn)真地欣賞把玩一番。
對于AMD的處理器,外殼上通常有很多銘文,包括一些編號和序列號等,這些一般指的是具體的制造產(chǎn)地和批次,可以查詢到。
除此之外,外殼上還會有諸如“MADE IN XX”和“DIFFUSED IN XX”這樣的銘文,甚至同一款處理器上還可能有多條“DIFFUSED IN XX”銘文。
“MADE IN XX”這個銘文非常好理解,后面往往是一個國家或者地區(qū)的名字,中文意思是(在)XX地方制造。但是,另外一條銘文“DIFFUSED IN XX”就不太好理解了,在日常英語中,英文單詞“diffuse”是一個低頻詞,很多朋友都不知道這個英文單詞到底是什么意思。
當(dāng)然,肯定有很多朋友專門查詢過“diffuse”這個英文單詞,它的中文意思是“傳播、分散和擴(kuò)散”。對于大多數(shù)小白朋友來說,知道這個單詞的中文意思和不知道基本沒有區(qū)別,仍然不知所云。甚至?xí)杏X更加困惑,因?yàn)楹茈y把“擴(kuò)散”和處理器聯(lián)系起來,不理解“擴(kuò)散”到底是什么意思。
這就是本文的主題和目的:淺顯地向普通數(shù)碼愛好者朋友介紹一下AMD處理器銘文中的“擴(kuò)散”一詞到底是什么意思,讓所有的朋友都能看懂理解。
——平心而論,從文章的寫作結(jié)構(gòu)來看,以上“引言”篇幅稍微有點(diǎn)過長,但是,之所以小編會寫這么長,除了作為文章的“引言”之外,還有另外一個重要的目的:
那就是回顧數(shù)碼硬件愛好者的心路歷程和成長歷程,因?yàn)閷iT查詢過“diffuse”這個英文單詞,感到困惑的朋友很多,有過這樣經(jīng)歷的朋友很多都曾經(jīng)有過。
怎樣才算理解了“擴(kuò)散”?
“擴(kuò)散”這個詞之所以不好理解,主要原因是因?yàn)檫@是一句不完整的表述,“擴(kuò)散”只是一個動詞,相當(dāng)于是謂語,在一個完整的句子里應(yīng)該有主謂賓。
也就是說,它的完整表述句子應(yīng)該是這樣:
把某某擴(kuò)散至某某,前一個某某是主語,“擴(kuò)散”一詞是動詞謂語,后一個某某是賓語。這才是一個完整的表述,才便于理解,如果把主語和賓語省略,單獨(dú)把謂語“擴(kuò)散”挑出來,確實(shí)讓小白朋友丈二和尚摸不著頭腦。
因此,對于廣大普通數(shù)碼愛好者朋友來說,只有理解“擴(kuò)散”到底是指把什么擴(kuò)散進(jìn)什么,以及這樣做的目的和作用是什么,只有搞懂了這兩個問題才算真正地理解了什么是“擴(kuò)散”,這就是本文的主題。
“擴(kuò)散”一詞的完整表述
“擴(kuò)散”是芯片制造領(lǐng)域的一個專業(yè)術(shù)語,指的是一種方法,其完整表述是:把雜質(zhì)材料(如磷或硼)摻雜至半導(dǎo)體材料(一般是指硅)中的過程。
請注意:上文中的“雜質(zhì)材料”和“半導(dǎo)體材料”并非專業(yè)用語,小編這樣說只是為了便于大家理解。“雜質(zhì)材料”正式的稱呼是“摻雜半導(dǎo)體”,通常是磷或者硼。“半導(dǎo)體材料”正式的稱呼是“本征半導(dǎo)體”,它是指不含雜質(zhì)且無晶格缺陷的半導(dǎo)體材料,通常指的是硅。
“擴(kuò)散”的目的
“擴(kuò)散”的目的是通過把雜質(zhì)類型(如磷或硼)擴(kuò)散至半導(dǎo)體材料中,人通達(dá)為控制引入的雜質(zhì)類型(如磷或)和濃度,從而改變半導(dǎo)體材料的某些電學(xué)性質(zhì)。
以使半導(dǎo)體變成N型或P型半導(dǎo)體,或者形成具有特定電學(xué)性質(zhì)的區(qū)域,如PN結(jié)、電阻和歐姆接觸等,為后續(xù)芯片制造打下基礎(chǔ),它是芯片制造過程中的一道重要的工序。
嚴(yán)格來說,“擴(kuò)散”只是手段,而不是目的,其真正的目的是將雜質(zhì)類型(如磷或硼)“摻雜”至晶圓中,因此,“摻雜”才是最終的目的,請參閱下圖。
請注意:雖然“摻雜”這個詞看起來有點(diǎn)俗,并不高大上,但它也是芯片制造領(lǐng)域中的一個重要步驟和環(huán)節(jié),“擴(kuò)散”只是實(shí)現(xiàn)摻雜這個目的的一種方法,還有一種方法叫離子注入。
大家可以簡單的這樣理解:“摻雜”是芯片制造領(lǐng)域中的一個重要步驟,它目前有兩種主流的實(shí)現(xiàn)方式,一種是擴(kuò)散,另外一種是離子注入。
實(shí)現(xiàn)原理
那么,為什么在硅中擴(kuò)散、摻雜磷或硼,可以改變硅的電學(xué)性質(zhì)呢?
對于純凈的硅來說,其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。當(dāng)向硅中擴(kuò)散硼原子時,硼原子最外層有3個電子,在硅的晶格中會產(chǎn)生空穴,從而使硅變?yōu)镻型半導(dǎo)體,空穴可以作為載流子參與導(dǎo)電,增強(qiáng)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。
另外一方面,還可以通過精確地控制半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度達(dá)到調(diào)整電阻率等電學(xué)參數(shù),這對于制造具有特定電學(xué)性能的晶體管、二極管等半導(dǎo)體器件至關(guān)重要。
擴(kuò)散的具體實(shí)現(xiàn)方法
擴(kuò)散主要采用擴(kuò)散爐(參閱上圖)完成,它是指將硅片放入高溫爐中,爐內(nèi)有含有雜質(zhì)原子的氣體源(如三氯化硼用于擴(kuò)散硼雜質(zhì))。在高溫環(huán)境下(通常在 800 - 1200℃左右),雜質(zhì)原子會從氣體中分解出來,然后擴(kuò)散進(jìn)入硅片的晶格結(jié)構(gòu)中。
離子注入的實(shí)現(xiàn)原理
離子注入和擴(kuò)散一樣,它也是實(shí)現(xiàn)摻雜的一種方法。
它的實(shí)現(xiàn)原理是在真空系統(tǒng)中,用經(jīng)過加速和聚焦的高能量離子束照射半導(dǎo)體晶片,使晶片表面的原子或分子發(fā)生注入和摻雜,離子注入的深度和濃度可以通過調(diào)整離子束的能量和劑量來精確控制,最終達(dá)到改變電學(xué)性質(zhì)的目的。
擴(kuò)散和離子注入的區(qū)別
擴(kuò)散和離子注入都是實(shí)現(xiàn)摻雜的一種方法,其最終目的殊途同歸,都是為了改變硅的某些電學(xué)性質(zhì),相當(dāng)于是對原料再加工,以便進(jìn)入下一道芯片制造工序。
擴(kuò)散和離子注入的主要區(qū)別在于:前者的成本低,但精度差,摻雜的濃度很難精確控制,而離子注入的可控性更高,精度更高,但成本也更高,二者各有利弊。
擴(kuò)散工藝雖然落后,但是在短期內(nèi),它并不會徹底被離子注入所取代,因?yàn)橹圃煨酒还馐羌夹g(shù)問題,還要考慮成本問題。對于某些要求不高的芯片,廠商還是會優(yōu)先采用擴(kuò)散,這樣可以節(jié)省制造成本。
總結(jié)
了解以上知識之后,大家對于AMD處理器銘文中“DIFFUSED IN XX”這句銘文就好理解了,大家可以簡單地這樣理解:
摻雜是芯片制造過程中的一個重要步驟,它的作用和目的是為了改變硅的某些電學(xué)性質(zhì),而擴(kuò)散(和離子注入)是實(shí)現(xiàn)這個目的的一種方法。
在現(xiàn)實(shí)中,“擴(kuò)散”也泛指某些芯片制造過程中的重要步驟和工序,也泛指芯片制造,因此,將“DIFFUSED IN XX”理解成“XX地制造”也基本沒錯,說得過去,但是關(guān)鍵在于大家要正常理解“DIFFUSED”一詞到底是指什么。
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